1、第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型 第第 1 课时课时 形形色色的分子与价层形形色色的分子与价层 电子对互斥理论电子对互斥理论 目标导航 预习导引 1.掌握常见分子的立体构型。 2.了解价层电子对互斥理论,掌握孤电子对的计算公 式。 3.能根据价层电子对数判断 VSEPR 模型的空间形状, 并能判断分子的立体构型 利用价层电子对互斥理论预测分子的立体构型 目标导航 预习导引 一 二 一、形形色色的分子一、形形色色的分子 1.三原子分子 三原子分子的立体构型有直线形(如CO2)和V形(如H2O)两种。 2.四原子分子 四原子分子主要有平面三角形、三角锥形两种立体结构。例如 甲醛分子呈平面
2、三角形;氨分子呈三角锥形,键角107。 3.五原子分子 五原子分子最常见的立体构型为正四面体形,如CH4,键角为 10928。 目标导航 预习导引 一 二 依据元素周期律的知识,请你大胆推测分别与CO2、H2O、NH3、 CH4分子结构相似的分子有哪些?(各举一例即可) 答案:CO2与CS2,H2O与H2S,NH3与PH3,CH4与SiH4的结构相似。 目标导航 预习导引 一 二 二、价层电子对互斥理论二、价层电子对互斥理论 1.概述 价层电子对互斥理论认为,分子的立体构型是“价层电子对”相互 排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对,包括 键电子对和中心原子上的孤电子对。 目标导
3、航 预习导引 一 二 2.价层电子对数的确定 (1)键电子对数可由分子式确定。中心原子的键电子对数等于 其配位原子数。 (2)中心原子上的孤电子对数的确定方法如下: 中心原子上的孤电子对数= 。 a为中心原子的价电子数,对于主族元素来说,价电子数等于原子 的最外层电子数。 x为与中心原子结合的原子数。 b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原 子等于“8-该原子的价电子数”。 1 2(a-xb) 目标导航 预习导引 一 二 3.VSEPR模型的应用预测分子或离子的立体构型 (1)中心原子不含孤电子对的分子。 中心原子不含孤电子对的分子,VSEPR模型与分子的立体构型一 致,例
4、如: 目标导航 预习导引 一 二 分子或 离子 键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型 及名称 分子或离子的 立体构型及名称 CO2 2 0 直线形 直线形 CO3 2- 3 0 平面三角形 平面三角形 CH4 4 0 正四面体形 正四面体形 目标导航 预习导引 一 二 (2)中心原子含孤电子对的分子。 中心原子若有孤电子对,孤电子对也要占据中心原子的空间,并 与成键电子对互相排斥。则VSEPR模型与分子的立体构型不一致。 推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对,例如: 目标导航 预习导引 一 二 分子 价层电子对 数 孤电子 对数 VSEPR 模型及名称 分子的立体构型
5、及名称 NH3 4 1 四面体形 三角锥形 H2O 4 2 四面体形 V 形 SO2 3 1 平面三角形 V 形 目标导航 预习导引 一 二 四原子分子都为平面三角形或三角锥形吗?请查阅资料找出不同 的例子,同学之间相互交流。 答案:不是。H2O2分子的立体构型类似于一本打开的书,两个氧 原子在两页书的交接处,两个H原子分别在翻开的书的两页上,如图 1所示: 再如白磷(P4)分子为正四面体形,如图2所示。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一、分子的立体构型与键角一、分子的立体构型与键角 1.分子结构多样性的原因:构成分子的原子总数不同;含有相同数 目原子的分子中共价键之间的键角不同。 2
6、.键角决定分子或离子的立体构型,应注意掌握以下分子或离子 立体构型与键角的关系: 一 二 分子或离子立体构型 键角 实例 正四面体 10928 CH4、CCl4、NH4 + 60 白磷(P4) 平面三角形 120 SO3、BF3等 三角锥形 107 NH3 V 形 105 H2O 直线形 180 CO2、CS2、CHCH 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 【例1】 硫化氢(H2S)分子中,两个HS键夹角接近90,说明 H2S分子的立体构型为 ;二氧化碳(CO2)分子中,两个C O键 夹角是180,说明CO2分子的立体构型为 ;甲烷(CH4)分子中, 任意两个CH键的夹角都是10928,说明
7、CH4分子的立体构型 为 。 (导学号52700026) 解析:三原子分子中键角为180时分子构型为直线形,小于 180时为V形;四原子分子中键角为120时分子构型为平面三角 形;五原子分子中键角为10928时分子构型为正四面体形。 答案:V形 直线形 正四面体形 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 以下分子或离子为正四面体构型,且键角为10928的是( ) A. B. C. D. 解析:CH3Cl为四面体构型,但不是正四面体构型;P4为正四面体构 型,但键角为60,故符合题意。 答案:C CH4 NH4 + CH3Cl P
8、4 SO 4 2- 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 二、价层电子对互斥理论对分子结构的解释二、价层电子对互斥理论对分子结构的解释 价层电子对互斥理论认为,分子中的价电子对(包括键电子对和 中心原子上的孤电子对)由于相互排斥作用,而趋向于尽可能彼此 远离以减小斥力,分子尽可能采取对称的空间构型,即分子的立体 构型是“价层电子对”相互排斥的结果。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 如何计算SO2的键电子对数、孤电子对数、价层电子对数? 答案:SO2分子中的中心原子是S,键电子对数为2。 价层电子对数=2+1=3。 孤电子对数=1 2(a-x b)= 1 2(6-2 2
9、)=1。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例2】 运用价层电子对互斥理论确定下列分子或离子的 VSEPR模型和立体构型。 分子 或离子 键电子 对数 中心原子上的 孤电子对数 VSEPR 模 型名称 分子或离子 的立体构型 结构 式 BeCl2 SCl2 BF3 PF3 NH4 + SO3 2- 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案: 分子或 离子 键电子 对数 中心原子 的孤电子 对数 VSEPR 模 型名称 分子或离 子的立体 构型 结构式 BeCl2 2 0 直线形 直线形 ClBeCl SCl2 2 2 四面体形 V 形 BF3 3 0 平面 三角形
10、平面 三角形 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 续表 分子 或 离子 键 电子 对数 中心原子 的孤电子 对数 VSEPR 模型 名称 分子或离 子的立体 构型 结构式 PF3 3 1 四面体形 三角锥形 NH4 + 4 0 正四面 体形 正四面 体形 SO3 2- 3 1 四面体形 三角锥形 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,运用 价层电子对互斥模型,下列说法正确的是 ( )(导学号52700027) A.若n=2,则分子的立体构型为V形 B.若n=3,则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4,则分子的立体构型
11、为正四面体形 D.以上说法都不正确 解析:由于中心原子A上没有孤电子对,则中心原子的价层电子对 数等于键电子对数,即分子中的n值,故当n=2时分子为直线形,当 n=3时分子为平面三角形,当n=4时分子为正四面体形。 答案:C 价层电子对的确定方法 利用价层电子对互斥理论推测下列微粒的立体构型。 BF3 H3O+ BeCl2 CCl4 解析:中心原子上的孤电子对数= (a-xb),其中a为中心原子的价电子 数;x为与中心原子结合的原子数;b为与中心原子结合的原子最多能 接受的电子数,氢为1,其他原子为“8-该原子的价电子数”。则 案例探究 方法总结 微粒 键电 子对数 中心原子上的 孤电子对数
12、VSEPR 模型 微粒立体构型 BF3 3 0 平面三角形 平面三角形 H3O+ 3 1 四面体形 三角锥形 BeCl2 2 0 直线形 直线形 CCl4 4 0 正四面体形 正四面体形 1 2 答案:平面三角形 三角锥形 直线形 正四面体形 案例探究 方法总结 1.键电子对数的确定方法 由化学式确定,如果有n个原子与中心原子成键,则就有n对键电 子对,如H2O分子中O原子就有2对键电子对,而NH3分子中的N原 子有3对键电子对。 案例探究 方法总结 2.中心原子上的孤电子对数的确定方法 中心原子上的孤电子对数= (a-xb) a:中心原子的价电子数,对于主族元素来说,价电子数等于原子的 最外
13、层电子数; x:与中心原子结合的原子数; b:与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,其中氢为1,其他 原子等于“8-该原子的价电子数”。 提示在计算中心原子的孤电子对数时,对于阳离子而言,a为中心 原子的价电子数减去离子电荷数;对于阴离子而言,a为中心原子的 价电子数加上离子电荷数的绝对值,x和b的计算方法不变。 1 2 案例探究 方法总结 3.由价层电子对数确定分子或离子立体构型的方法 将键电子对数与中心原子孤电子对数相加得到中心原子上的 价层电子对数。根据价层电子对的相互排斥,得到含有孤电子对的 VSEPR模型,常见的模型有直线形、平面三角形、四面体形等。略 去模型中的中心原子上的孤电子对,便可得到分子或离子的立体构 型。
